АНАЭРОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к химии и технологии полимеров, а именно к созданию анаэробной композиции, которая может быть использована в различных областях техники для фиксации, уплотнения и герметизации резьбовых соединений.

В настоящее время к анаэробным композициям (АК) предъявляются все более жесткие требования, такие как
работоспособность при воздействии повышенных температур (до 400^оС) и агрессивных сред (например, водных растворов щелочей);
иметь как высокую исходную прочность (момент отвинчивания более 12 Н^.м) для неразборных соединений, так и низкую прочность (момент отвинчивания менее 12 Н^.м) для разборных соединений, которые можно легко демонтировать;
иметь достаточно широкий диапазон вязкости (100-60000)^.10^-6 м²/с), необходимый для уплотнения и фиксации резьбовых соединений, имеющих зазоры различной величины.

Известна анаэробная композиция для герметизации резьбовых соединений на основе акрилового мономера-диметакрилата триэтиленгликоля, гидроперекисного инициатора, ускорителя полимеризации, и стабилизатора (1).

Предложенная анаэробная композиция отличается от известной тем, что в качестве акрилового мономера она содержит олигоэфиракрилат общей формулы (I)
H₂C - OR₂-O-R₃--O-R- O=CH₂ где R₁ H, CH₃, R₂= -CH₂-
CH₂-; -CH₂-CB₁₀H₁₀-CCH₂-; R₃= ;


_,
n 0-5, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Олигоэфриакрилат 100 Гидроперекисный иници- атор полимеризации 0,3-5,0 Ускоритель полимеризации 0,3-5,0 Стабилизатор 0,005-0,22
Композиция имеет широкий диапазон вязкости и дает возможность получить герметизированные изделия, способные легко демонтироваться.

Преимуществом композиции по изобретению является увеличение момента отвинчивания резьбовых соединений после воздействия 400^оС и 10%-ного раствора щелочи.

Карборансодержащие олигоэфиракрилаты (ОЭКА) формулы I представляют собой смесь теломергомологов с разной степенью олигомеризации n и в литературе не описаны. Такие олигомеры получаются в диапазоне вязкости (130-60000)^.10^-6 м²/с, что позволяет создавать композиции в указанном интервале вязкости без дополнительного ведения загустителя для фиксации, герметизации и уплотнения зазоров различной величины.

П р и м е р ы 1-12. Синтез карборансодержащих олигоэфиракрилатов (ОЭКА) осуществляют методом высокотемпературной двухстадийной конденсационной теломеризации путем взаимодействия гидроксилсодержащего реагента HOR₂OH, многоосновной кислоты R₃(COOH)_m, где m 2,3,4 или ее ангидрида R₃[(CO)₂O]_p, где p1; 2, и, (мет)акриловой кислоты H₂C=- OH в среде растворителя при температуре кипения реакционной массы с азеотропной отгонкой образующейся воды. Молярное соотношение реагентов, значения радикалов R₁-R₃ представлены в табл.1.

В качестве катализатора этерификации использовалась паратолуолсульфокислота или серная кислота (4 мас. от суммы реагентов), в качестве ингибитора радикальной полимеризации использовался гидрохинон (3 мас. от (мет)акриловой кислоты). После проведения синтеза реакционную массу промывают 15%-ным водным раствором гидроксида натрия, а затем водой до нейтральной реакции промывных вод (рН 6-7). Затем под вакуумом удаляют растворитель, определяют вязкость ОЭКА, содержание элементарного бора, остаточное содержание кислотных и гидроксильных групп (табл.1). Состав и структура олигомерных продуктов определяется строением и молярным соотношением исходных реагентов и подтверждается практически отсутствием непрореагировавших веществ кислотного характера (низкое кислотное число) и отсутствием непрореагировавших веществ основного характера (низкое кислотное число) и отсутствием непрореагировавших веществ основного характера (низкое содержание гидроксильных групп).

Синтезированные ОЭКА, как было сказано выше, представляют собой смесь теломергомологов с разной степенью олигомеризации в формуле 1, процентное содержание которых определено методом гель-проникающей хроматографии (см.табл.1).

В качестве гидроперекисного инициатора полимеризации в АК используют гидропероксид кумила (ГПК), гидропероксид третичного бутила (ГПТБ), гидропероксид диизопропилбензола (ГПДИПБ). В качестве ускорителей полимеризации используют о-бензосульфимид (ОБСИ),дибензосульфимид (ДБСИ), N,N-диметил-п-толуидин (ДМПТ), N,N-диметил-п-анизидин (ДМАН), дигидроксиолигооксиэтил-п-толуидин (ДГЭТ), N,N,N^',N^'-тетраметилдифенилметан (ТМДФМ), β-ацетилфенилгидразин (АФГ).

В качестве стабилизаторов используют гидрохинон, 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидин-1-оксил (ТМОП), щавелевую кислоту (ЩК) или его 1%-ный водный раствор, малахитовый зеленый (МЗ) или его 1%-ный раствор в диметилсульфоксиде (ДМСО), динатриевую соль этилендиамина N,N,N^',N^'-тетрауксусной кислоты (Трилон Б) или его 8%-ный водный раствор, гидрохинон.

П р и м е р ы 1-20. Анаэробные композиции готовили путем перемешивания при комнатной температуре в стеклянном стакане компонентов в соотношениях, указанных в табл.2.

Жидкие АК наносят на стальные резьбовые пары (болт-гайка М10х1,5) и оставляют на 24 ч для отверждения при комнатной температуре. Затем с помощью динамометрического ключа их раскручивают и определяют исходный момент отвинчивания (Мотв.). Для определения Мотв. при повышенных температурах резьбовые пары термостатируют при 400^оС, затем часть образцов раскручивают через 20 с после извлечения их из термостата, другие охлаждают до комнатной температуры, а затем раскручивают. Результаты испытаний представлены в табл.3.

Для определения химостойкости отвержденных АК в течение 24 ч при 20-25^оС помещают в 10% -ный водный раствор гидроксида натрия и выдерживают в нем в течение 10 сут (240 ч). После истечения указанного времени их извлекают из щелочного раствора, промывают водой и с помощью динамометрического ключа замеряют Мотв. Результаты испытаний представлены в табл.3.

Из табл.3 видно, что композиция по изобретению имеет момент отвинчивания после отверждения при комнатной температуре в течение 24 ч 6,0-59,0 Н^.м. Это позволяет получать герметизированные изделия, способные в дальнейшем легко демонтироваться ("разборные" при низкой исходной прочности), так и "неразборные" соединения, которые уже не подвергаются или трудно подвергаются демонтажу (при высокой исходной прочности).

Композиция имеет широкий диапазон вязкости (100-45000)^.10^-6 м²/c, что позволяет использовать ее для уплотнения и фиксации резьбовых соединений, имеющих зазоры различной величины.

При воздействии температуры 400^оС и испытания образцов при 400^оС момент отвинчивания равен 7,5-13,7 Н^.м, после воздействия 400^оС и испытания образцов при 20-25^оС 7,6-13,0 Н^.м, после воздействия 10%-ного водного раствора NaOH в течение 240 ч 6,6-11,1 Н.м, что превышает данные по прототипу.

Увеличение количества гидроперекисного инициатора полимеризации и ускорителя полимеризации более 5 мас.ч. на 100 мас.ч. олигомера приводит к преждевременной полимеризации композиции при хранении. Использование этих же компонентов менее 0,3 мас.ч. на 100 мас.ч. олигомера резко снижает способность АК отверждаться при комнатной температуре в резьбовом соединение. Увеличение количества стабилизатора более 0,22 мас.ч. приводит также к снижению скорости отверждения, а уменьшение содержания его менее 0,005 мас.ч. ухудшает стабильность АК при хранении.

Использование: для фиксации, уплотнения и герметизации резьбовых соединений. Сущность изобретения: композиция содержит карборансодержащий олигоэфиракрилат общей формулы где R₁=H, CH₃ R₂ -CH₂-CB₁₀H₁₀CCH₂-, где R₃ n 0-5, -100, гидроперекисный инициатор полимеризации 0,3-5,0, ускоритель полимеризации 0,3-5,0, стабилизатор 0,005-0,22. Композиция имеет широкий диапазон вязкости, что дает возможность получить герметизированные изделия, способные легко демонтироваться. 2 табл.

АНАЭРОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая акрилатный мономер, гидропероксидный инициатор полимеризации, ускоритель полимеризации и стабилизатор, отличающаяся тем, что в качестве акрилатного мономера она содержит карборансодержащий олигоэфиракрилат общей формулы

где R₁ водород, СН₃






n 0 5,
при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Олигоэфиракрилат 100
Гидропероксидный инициатор полимеризации 0,3 5,0
Ускоритель полимеризации 0,3 5,0
Стабилизатор 0,005 0,22